CH405270A

CH405270A - Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: CH405270A
Application number: CH1052061A
Authority: CH
Inventors: Erwin Dr Lehrer; Walter Dr Teltschik
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1960-10-05
Filing date: 1961-09-11
Publication date: 1966-01-15
Also published as: GB938406A; US3254964A; DE1126858B

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen
Es ist bekannt, Acetylen aus gasförmigen oder verdampfbaren Kohlenwasserstoffen durch partielle Oxydation mit Sauerstoff zu erzeugen, indem man den Kohlenwasserstoff und den Sauerstoff getrennt vorwärmt, an der Mischstelle mit grosser Geschwindigkeit zusammenführt und das Gemisch aus dem Mischraum durch einen Gasverteilerblock in den Reaktionsraum einströmen lässt, wo es in einer Flammenreaktion in acetylenhaltiges Spaltgas umgewandelt wird.

Bei den bekannten Verfahren zur Acetylenherstellung werden die Ausgangsmaterialien Leichtbenzin, Methan und Sauerstoff getrennt auf Temperaturen zwischen 150 und 7000 C aufgeheizt, miteinander im Verhältnis etwa 1 Volumenteil Sauerstoff zu 2 bis 3 Volumenteilen Kohlenwasserstoff gemischt, entzündet und bei einer Temperatur von etwa 1500"C innerhalb von 3 Millisekunden (3.10- Sekunden) zu Acetylen und Kohlenoxyd umgesetzt.

Nach der Umsetzung werden die heissen Gase abgeschreckt und das Acetylen aus dem Gasgemisch abgetrennt.

Es ist weiter bekannt, dass man als Gasverteiler vorteilhaft einen von einer Vielzahl paralleler Rohre oder Kanäle durchzogenen Block verwendet. Dieser Gasverteilerblock kann aus hitzebeständigem Material, beispielsweise aus keramischem Material, aus wärmeleitendem Material oder aus einer Kombination beider Materialien bestehen.

Als höchstzulässigen Querschnitt der Rohre oder Kanäle hat man etwa 20 mm angesehen. Bei grösseren lichten Weiten treten verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise wird die Flamme instabil, d. h. es treten starke Geräusche, z. B. lautes Heulen, auf.

Es ist jedoch bekannt, dass man auch noch Rohre oder Kanäle mit wesentlich grösserem Querschnitt, z. B. mit Querschnitten bis zu etwa 35 mm, anwenden kann, wenn die Rohre oder Kanäle so gestaltet werden, dass den Gasströmen Spiralrichtung erteilt wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird jedoch die Instabilität der hinter dem Gasverteilerblock befindlichen Flamme nicht beseitigt.

Es wurde gefunden, dass diese Nachteile bei Gasverteilern, die Rohre oder Kanäle mit grossem Querschnitt enthalten, nicht auftreten, wenn die Rohre oder Kanäle Einbauten enthalten, die der Gasströmung Widerstand leisten. Vorteilhaft enthalten die Rohre oder Kanäle solche Einbauten, die den Querschnitt der Rohre oder Kanäle auf einem Teil von deren Gesamtlänge verengen. Dadurch steigt nicht nur die Acetylenausbeute beträchtlich an, sondern es geht ausserdem der Sauerstoffgehalt des Spaltgases auch praktisch auf Null zurück. Man kann daher kurze Reaktionsräume verwenden, was zur Folge hat, dass der Russanfall gering ist. Gleichzeitig treten keine Geräusche mehr auf, was auf eine erhöhte Stabilität der Flamme hindeutet. Die Querschnittsverengung liegt vorzugsweise an der Eintrittsseite des Gasstromes in den Gasverteiler.

Als Material für die Einbauten kann das Material verwendet werden, aus dem der Gasverteiler besteht. Solches Material ist beispielsweise Keramik oder hitzebeständige Stahllegierungen. Insbesondere Silicium, Chrom und Aluminium enthaltende Stahllegierungen haben sich für diesen Zweck gut bewährt.

Es hat sich gezeigt, dass der Querschnitt an der Verengungsstelle vorteilhaft 30 bis 90 /o, vorzugsweise 40 bis 700/0 des übrigen Rohrquerschnitts beträgt. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn der enge Querschnitt mit einer scharfen Kante in den weiten Querschnitt der Rohre oder Kanäle übergeht, so dass eine zusätzliche Durchwirbelung des Gasgemisches entsteht. Die Querschnittsverengung der Rohre an der Gaseintrittsseite kann man in günstiger Weise dadurch erzeugen, dass die zylindrischen Rohre oder Kanäle des Gasverteilers auswechselbare Einströmkörper enthalten. Damit ist die Möglichkeit gegeben, aus mehreren Sätzen von Einströmkörpern diejenigen mit der günstigsten Form und dem günstigsten Durchmesser schnell zu ermitteln.

Als vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, wenn die Einströmkörper an der Gaseintrittsseite abgerundet sind. Die beigefügte Zeichnung stellt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dar. Dabei bedeutet A den Gasverteiler, B den Reaktionsraum und C einen Einströmkörper.

Beispiel
In einem Vorwärmer werden 2000 Nm:3/h Methan auf eine Temperatur von 6006 C und in einem zweiten Vorwärmer werden 1140 Nach Sauerstoff ebenfalls auf eine Temperatur von 6000 C erhitzt.

Die heissen Gase werden einer Mischvorrichtung zugeführt. Nach vollständiger Durchmischung tritt das Gemisch durch einen Gasverteiler, der aus parallelen geraden zylindrischen Rohren von 25 mm Durchmesser besteht, in den Reaktionsraum, wo in einer Flammenreaktion das Spaltgas entsteht, das 8,2 Volumenprozent Acetylen und 0,35 Volumenprozent Sauerstoff enthält und 4,6 g Russ pro Nm mit sich führt. Dabei tritt zeitweise ein starkes Heulen auf.

Werden jedoch ! wie in der Figur dargestellt, in den Rohren des Gasverteilers A Strömungswiderstände angebracht, welche beispielsweise durch Einströmkörper C gebildet werden, und arbeitet man unter den gleichen Bedingungen wie oben angegeben, so entsteht im Reaktionsraum B ein Spaltgas, das 8,7 Volumenprozent Acetylen und 0,07 Volumenprozent Sauerstoff enthält und 3.7 g Russ pro Nm mit sich führt. Irgendwelche Geräusche treten nicht auf.

Claims

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff in einer Flammenreaktion, die einen Mischraum, einen aus einer Vielzahl von parallelen Rohren oder Kanälen gebildeten Gasverteiler und einen Reaktionsraum enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre oder Kanäle des Gasverteilers Einbauten enthalten, die der Gasströmung Widerstand leisten.

UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten den Querschnitt der Rohre oder Kanäle auf einem Teil von deren Gesamtlänge verengen.

2. Vorrichtung nach Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung an der Eintrittsseite des Gasstromes in den Gasverteiler liegt.

3. Vorrichtung nach Unteranspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt an der Verengungsstelle auf 30 bis 90 o, vorzugsweise auf 40 bis 70 0/0 des Querschnitts der Rohre oder Kanäle ohne die Einbauten vermindert ist.

4. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der enge Querschnitt mit einer scharfen Kante in den weiten Querschnitt übergeht.

5. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der enge Querschnitt durch auswechselbare, in die Rohre oder Kanäle des Gasverteilers eingesetzte Einströmkörper erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmkörper an der Gaseintrittsseite abgerundet sind.